JP2002311136A - Method and sonar for detection of buried object - Google Patents

Method and sonar for detection of buried object

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JP2002311136A JP2001111848A JP2001111848A JP2002311136A JP 2002311136 A JP2002311136 A JP 2002311136A JP 2001111848 A JP2001111848 A JP 2001111848A JP 2001111848 A JP2001111848 A JP 2001111848A JP 2002311136 A JP2002311136 A JP 2002311136A
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buried object
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    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8902Side-looking sonar
    • G01S15/8904Side-looking sonar using synthetic aperture techniques

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that two kinds of low-frequency and high-frequency sonars must be operated simultaneously when an object on the face of the seabed and an object under the face of the seabed are detected simultaneously so as to judge whether a target to be detected exists on the seabed or under the seabed and that an apparatus becomes large-sized and complicated. SOLUTION: An echo sounder transducer array is divided into two parts in the vertical direction, a cross-correlation processing operation between obtained received signals is performed, and the lag time which can obtain its peak is recorded in a time-series manner. At the same time, regarding an echo from the face of the seabed, the theoretical lag time which is derived from the altitude of the seabed, a range, the angle of inclination of the echo sounder transducer or the like is calculated and recorded. A point in which the echo level of a received signal exceeds a threshold value is judged to be the target. The difference between both lag times in the point of the target is detected. When its absolute value becomes the threshold value or more, the target is judged to be a target which is buried in the seabed. When the absolute value is within the threshold value, the target is judged to be a target exposed on the face of the seabed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、海底等に埋没した
物体の捜索・探知方式に関し、特に方位検出に基づく露
出物体と埋没物体とを識別可能な埋没物体探知方法及び
埋没物体探知ソーナーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for searching for and detecting an object buried on the sea floor or the like, and more particularly to a method for detecting a buried object and a sonar for detecting a buried object capable of distinguishing an exposed object from a buried object based on azimuth detection.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在の海底調査においては、サイド・ス
キャン・ソーナーやサブ・ボトム・プロファイラが広く
用いられている。サイド・スキャン・ソーナー(SS
S:Side-Scan Sonar)は、高周波のナロービームを用
い、海底面の凹凸に応じた音響的陰影(シャドウ)を映
像化することを特徴とする。沈没船や機雷といった海底
面上の露出物体(以下、露出目標ともいう)を捜索する
には、SSSによる映像により探知が可能である。しか
し、ナロービームを用いるSSSは、空間分解能に優れ
るが高周波音響を用いているため、音響は海底面下へは
伝搬せず、従って海底面下の埋没物体(以下、埋没目標
ともいう)の情報を得ることは出来ない。
2. Description of the Related Art In a current seabed survey, a side scan sonar and a sub-bottom profiler are widely used. Side Scan Sonar (SS
S: Side-Scan Sonar) is characterized by using a high-frequency narrow beam to visualize an acoustic shadow corresponding to the unevenness of the sea floor. In order to search for an exposed object (hereinafter, also referred to as an exposure target) on the sea floor, such as a sunken ship or a mine, it is possible to detect the object by using SSS images. However, the SSS using a narrow beam is excellent in spatial resolution but uses high-frequency sound, so that sound does not propagate below the sea floor, and therefore information on a buried object below the sea bottom (hereinafter also referred to as a buried target). Can not get.

【0003】一方、サブ・ボトム・プロファイラ(SB
P:Sub-Bottom Profiler)は、海底透過性のよい低周
波を用いるものであり、海底面下の地層からのエコーを
映像化することが可能である。しかし、低周波のブロー
ドビームを用いるため空間分解能が劣っており、SSS
のような高精細映像を得ることは出来ない。
On the other hand, a sub-bottom profiler (SB
P (Sub-Bottom Profiler) uses a low frequency with good seabed permeability and is capable of imaging echoes from the stratum below the seabed. However, since a low frequency broad beam is used, the spatial resolution is inferior.
It is not possible to obtain high-definition video such as

【0004】海底の泥や砂に埋もれた小型物体、すなわ
ち埋没目標を捜索、探知しようとした場合、SSSとS
BPの各長所を併せ持つ捜索方式が必要とされる。すな
わちSBPと同等の低周波の使用が可能であり、SSS
と同等の高分解能が得られるソーナー方式が必要とな
る。
When a small object buried in seabed mud or sand, that is, a buried target is to be searched and detected, SSS and S
A search method that combines the advantages of BP is needed. In other words, it is possible to use the same low frequency as SBP,
A sonar method that can provide high resolution equivalent to that of the above is required.

【0005】このようなソーナー方式としては合成開口
ソーナー(SAS:Synthetic Aperture Sonar)が挙げ
られる。SASは低周波、高分解能を同時に実現する方
式であり、低周波の送受波器を用いてSSSのように運
用することで高い空間分解能を実現し、露出目標と同様
に埋没目標のエコーを得ることができる。
As such a sonar system, there is a synthetic aperture sonar (SAS). SAS is a system that simultaneously realizes low frequency and high resolution, and achieves high spatial resolution by operating like a SSS using a low frequency transducer, and obtains echoes of buried targets as well as exposure targets. be able to.

【0006】このようなSASを用いて埋没目標を捜索
する方式は、例えば特開平10−153657号公報及
び特開2000−249760号公報において提案され
ている。これらの方式は、SAS単体では露出目標と埋
没目標の双方が探知され、両者を明確に区別できないこ
とから、SASとSSSとを併用し、両者で得られた映
像を比較することで海底における露出目標と埋没目標と
を分離するように構成したことを特徴とするものであ
る。
A method of searching for a buried target using such a SAS is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-153657 and 2000-249760. In these systems, both the exposure target and the buried target are detected by the SAS alone, and the two cannot be clearly distinguished. Therefore, the SAS and SSS are used in combination, and the images obtained by both are compared to determine the exposure on the seabed. It is characterized in that the target and the burial target are configured to be separated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、SBP
と同等の低周波の使用が可能でありSSSと同等の高分
解能が得られるSAS単体によるソーナー方式では、露
出目標、埋没目標の双方から等しくエコーが得られ、両
者を区別するに十分な情報が得られないので、従来より
SASとSSSとを併用するソーナー方式が提案されて
いるが、かかるソーナー方式では、2つのソーナー装置
を配備し、同時に運用する必要があり、装置が大型化、
複雑化し、操作運用・保守上等でも極めて煩雑なもので
あるという点で問題があった。
As described above, SBP
In the sonar method using the SAS alone, which can use a low frequency equivalent to that of SSS and obtain a high resolution equivalent to SSS, echo can be obtained equally from both the exposure target and the buried target, and sufficient information to distinguish both can be obtained. Since it cannot be obtained, a sonar system using both SAS and SSS has been conventionally proposed. In such a sonar system, two sonar devices need to be deployed and operated at the same time.
There is a problem in that it is complicated and is extremely complicated in operation and maintenance.

【0008】(発明の目的)本発明の目的は、単体ソー
ナー方式で露出目標及び埋没目標を区別することが可能
な埋没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナーを提供す
ることにある。
(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide a buried object detecting method and a buried object detecting sonar capable of distinguishing an exposure target and a buried target by a single sonar method.

【0009】本発明の他の目的は、従来方式に比較して
装置を小型軽量化、運用・保守の簡略化することが可能
な埋没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナーを提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a buried object detection method and a buried object detection sonar which can reduce the size and weight of the apparatus and simplify the operation and maintenance as compared with the conventional system.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、送受波器を垂
直方向に分割することにより複数の送受波器を多重化
し、エコーの垂直方位の推定により、当該エコーの生じ
た目標が露出目標か埋没目標かの推定を行うことを特徴
とする。また、複数の送受波器の受信信号間のラグタイ
ムと理論的に求められるラグタイムとの差分について閾
値処理を行うことによりエコーの垂直方位の推定を行う
ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a plurality of transducers are multiplexed by dividing the transducer in the vertical direction. Or a buried target. In addition, the vertical azimuth of the echo is estimated by performing a threshold process on a difference between a lag time between received signals of a plurality of transducers and a lag time theoretically obtained.

【0011】本発明の埋没物体探知方法は、垂直方向に
分割され側面方向の音波を送受波する複数の送受波器を
用いて水底の物体を探知する埋没物体探知方法におい
て、前記複数の送受波器の受信信号に基づきエコーの推
定方位を算出し、送受波器間ベースラインd、水底高度
h及び水底地形情報から、レンジ又はエコーの遅延時間
に対する水底面からのエコーの理論的な方位を理論方位
として算出し、前記推定方位と前記理論方位との差分を
求め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かに
より、エコーが水底における埋没物体からのものか露出
物体からのものかの判定を行うことを特徴とする。
The buried object detecting method according to the present invention is directed to a buried object detecting method for detecting an object on the bottom of the water using a plurality of transducers for vertically transmitting and receiving a sound wave in a lateral direction. Estimated azimuth of the echo is calculated based on the received signal of the transmitter, and the theoretical azimuth of the echo from the water bottom with respect to the range or the delay time of the echo is theoretically calculated from the baseline d between the transmitter and the receiver, the water bottom altitude h and the water bottom topographical information. Calculated as the azimuth, find the difference between the estimated azimuth and the theoretical azimuth, and whether the echo is from a buried object on the water floor or from an exposed object, depending on whether the absolute value of the difference exceeds a predetermined threshold. Is determined.

【0012】また、前記発明において、前記推定方位
は、受信信号に対する合成開口処理を行った後に算出す
ることを特徴とする。更に、前記推定方位及び前記理論
方位の情報として、複数の送受波器間でのエコーの遅延
時間の差分であるラグタイム時系列を使用し、前記推定
方位のラグタイム時系列は、前記複数の送受波器の受信
信号に対する相互相関処理により生成することを特徴と
する。
Further, in the above invention, the estimated azimuth is calculated after performing a synthetic aperture process on a received signal. Furthermore, as the information of the estimated azimuth and the theoretical azimuth, a lag time time series that is a difference between echo delay times between a plurality of transducers is used, and the lag time time series of the estimated azimuth is the plurality of lag times. It is characterized in that it is generated by cross-correlation processing on the received signal of the transducer.

【0013】本発明の埋没物体探知ソーナーは、垂直方
向に分割され側面方向の音波を送受波する複数の送受波
器を用いて水底の物体を探知する埋没物体探知ソーナー
において、前記複数の送受波器の受信信号から水底の物
体からのエコーを検出するレベル処理部と、前記複数の
送受波器の受信信号からエコーの方位を算出する推定方
位部と、送受波器間ベースラインd、水底高度h及び水
底地形情報から、レンジ又はエコーの遅延時間に対する
水底面からのエコーの理論的な方位を理論方位として算
出する論理方位部と、前記推定方位と前記理論方位との
差分を求め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか
否かにより、検出されたエコーが水底における埋没物体
からのものか露出物体からのものかの判定を行う閾値処
理部とを有することを特徴とする。
[0013] The buried object detection sonar of the present invention is a buried object detection sonar for detecting an object at the bottom of the water using a plurality of transducers that are vertically divided and transmit and receive a sound wave in a lateral direction. A level processing unit for detecting an echo from an object on the bottom of the water from a signal received by the transmitter, an estimation direction unit for calculating the direction of the echo from the reception signals of the plurality of transducers, a baseline d between the transmitter and the receiver, h and underwater topographic information, a logical azimuth unit for calculating the theoretical azimuth of the echo from the water bottom with respect to the range or the delay time of the echo as the theoretical azimuth, and obtaining a difference between the estimated azimuth and the theoretical azimuth; A threshold processing unit that determines whether the detected echo is from a buried object or an exposed object on the water floor based on whether or not the absolute value of the detected echo exceeds a predetermined threshold. The features.

【0014】また、前記複数の送受波器の受信信号に対
しそれぞれ合成開口処理を行う合成開口処理部を備え、
前記レベル処理部は合成開口処理部の出力によりエコー
を検出し、前記推定処理部は合成開口処理部の出力によ
り前記推定方位を算出することを特徴とする。また、前
記推定方位及び前記理論方位の情報として、複数の送受
波器間でのエコーの遅延時間の差分であるラグタイム時
系列を使用し、前記推定方位のラグタイム時系列は、前
記複数の送受波器の受信信号に対する相互相関処理によ
り生成することを特徴とする。
The apparatus further comprises a synthetic aperture processing section for performing synthetic aperture processing on the received signals of the plurality of transducers, respectively.
The level processing unit detects an echo based on an output from the synthetic aperture processing unit, and the estimation processing unit calculates the estimated orientation based on an output from the synthetic aperture processing unit. In addition, as the information of the estimated azimuth and the theoretical azimuth, a lag time time series that is a difference between echo delay times between a plurality of transducers is used, and the lag time time series of the estimated azimuth is the plurality of lag times. It is characterized in that it is generated by cross-correlation processing on the received signal of the transducer.

【0015】また、本発明の埋没物体探知方式は、垂直
方向に分割され側面方向の音波を送受波する複数の送受
波器を用いて水底を探知する埋没物体探知方式であっ
て、探知領域の水底地形及び水底高度に基づき、送波し
た音波の水底からのエコーに関する論理的な方位情報及
び距離情報でなる論理時系列情報を算出するともに、送
波した音波の水底からのエコーに基づく複数の送受波器
からの受波信号により水底物体を検出するとともに、前
記受波信号の相互相関処理を行って前記エコーの方位情
報及び距離情報の受信時系列情報を生成し、前記論理時
系列情報と前記受信時系列情報との比較により、前記水
底物体が水底面上に存在するか水底面下に存在するかを
判定することを特徴とする。
Further, the buried object detection system of the present invention is a buried object detection system for detecting the bottom of the water by using a plurality of transducers for transmitting and receiving sound waves in the vertical direction and transmitting and receiving sound waves in the lateral direction. Based on the water bottom topography and the water bottom altitude, logical time series information composed of logical azimuth information and distance information on the echo of the transmitted sound wave from the water bottom is calculated, and a plurality of times based on the echo of the transmitted sound wave from the water bottom are calculated. Detecting a water bottom object by a received signal from the transmitter / receiver, generating reception time-series information of the azimuth information and distance information of the echo by performing a cross-correlation process of the received signal, the logical time-series information and It is characterized in that it is determined whether the underwater object exists on the underwater surface or under the underwater surface by comparison with the reception time-series information.

【0016】より具体的には、一般的なSSSと同等に
運用されるSASを想定し、海底高度hから斜めに音響
を照射しながら、露出目標、埋没目標(例えば図1の
7、8)を捜索する。曳船などから水中曳航されるプラ
ットフォーム(例えば図1の1)に搭載された送受波器
(例えば図1の2)は垂直方向に長さ(例えば図1の2
d)の開口長を有し、ある程度の垂直指向性を有する。
レンジ、アジマス方向の分解能は合成開口処理により実
現する。エコーレベル処理(例えば図1の3)において
は一般的なSSSと同等の処理により、レベルがある閾
値を上回った点を目標として記録しておく。次に垂直方
向に2つに分離した送受波器アレイにより個別に受信処
理し推定方位を算出する(例えば図1の4)。方位推定
は2系統の受信信号の相互相関処理により実現できる。
一方、送受波器間ベースラインd、海底高度hなどか
ら、レンジRにおける理論的なエコー方位が算出可能で
あるので、これを理論方位として計算しておく(例えば
図1の5)。受信信号の推定方位と理論方位との差分を
取り、差分の絶対値について閾値処理を行う(例えば図
1の6)。差分の絶対値がある閾値以下の場合は露出目
標、閾値以上の場合は埋没目標と判定する。方位推定に
は相互相関処理をベースとした方式を用いる。これは方
位角に応じて2つの受信系で受波される信号の遅延時間
を推定するものである。受信信号入力(例えば図4の4
11、412)に対し、両信号間の相互相関処理(例え
ば図4の413)を行い、更にそのピーク値検出を行う
(例えば図3の42)。相互相関ピーク値が表れるラグ
タイムが両信号の時間遅延量に相当するので、この処理
を時系列に連続して行うことで、エコー方位推定量の時
系列が得られる。理論方位についても、2つの送受波器
の受信信号間のラグタイムの形式で算出しておくこと
で、推定方位との差分が容易に行える。
More specifically, assuming a SAS that is operated in the same manner as a general SSS, an exposure target and a burial target (for example, 7 and 8 in FIG. 1) while irradiating sound obliquely from the seabed altitude h. Search for A transducer (for example, 2 in FIG. 1) mounted on a platform (for example, 1 in FIG. 1) towed underwater from a tugboat or the like has a vertical length (for example, 2 in FIG. 1).
d) and has a certain degree of vertical directivity.
Resolution in the range and azimuth directions is realized by synthetic aperture processing. In the echo level processing (for example, 3 in FIG. 1), a point at which the level exceeds a certain threshold is recorded as a target by processing similar to general SSS. Next, the receiving direction is individually processed by the transducer array separated into two in the vertical direction, and the estimated orientation is calculated (for example, 4 in FIG. 1). The azimuth estimation can be realized by cross-correlation processing of the received signals of the two systems.
On the other hand, since the theoretical echo direction in the range R can be calculated from the base line d between the transmitter and the receiver, the seafloor altitude h, and the like, this is calculated as the theoretical direction (for example, 5 in FIG. 1). The difference between the estimated azimuth of the received signal and the theoretical azimuth is obtained, and threshold processing is performed on the absolute value of the difference (for example, 6 in FIG. 1). If the absolute value of the difference is less than a certain threshold, it is determined as an exposure target, and if it is more than the threshold, it is determined as a burial target. A direction based on cross-correlation processing is used for azimuth estimation. This is to estimate the delay time of the signal received by the two receiving systems according to the azimuth. Received signal input (for example, 4 in FIG. 4)
11 and 412), a cross-correlation process between the two signals (for example, 413 in FIG. 4) is performed, and the peak value thereof is detected (for example, 42 in FIG. 3). Since the lag time at which the cross-correlation peak value appears corresponds to the amount of time delay between the two signals, the time series of the echo azimuth estimation amount can be obtained by continuously performing this processing in a time series. By calculating the theoretical azimuth in the form of a lag time between the received signals of the two transducers, the difference from the estimated azimuth can be easily determined.

【0017】(作用)垂直方向に2つに分離した送受波
器により受信した2系統の受信信号の相互相関処理を行
うことにより、受信信号の推定方位を算出する。送受波
器間ベースラインd、海底高度hなどから、レンジR又
はエコーの到来する遅延時間τに対する理論的なエコー
方位を理論方位として算出し、実際の2系統の受信信号
から計測した推定方位と前記理論方位との差分を取り、
前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かにより、
検出された目標が埋没目標か露出目標かの判定を行う。
受信信号の推定方位及び理論方位の情報として、検出さ
れた目標に関して2つの送受波器の受信時のラグタイム
の差であるラグタイム時系列を使用することができ、こ
の場合、受信信号の推定方位と理論方位の差情報はそれ
ぞれのラグタイム時系列のずれとして検出される。
(Operation) The estimated azimuth of the received signal is calculated by performing cross-correlation processing of the received signals of the two systems received by the two transmitters / receivers separated in the vertical direction. From the base line d between the transmitter and the receiver, the sea floor altitude h, etc., the theoretical azimuth of the range R or the delay time τ at which the echo arrives is calculated as the theoretical azimuth, and the estimated azimuth measured from the actual received signals of the two systems and Take the difference from the theoretical orientation,
Depending on whether the absolute value of the difference exceeds a predetermined threshold,
It is determined whether the detected target is a buried target or an exposure target.
As information of the estimated azimuth and the theoretical azimuth of the received signal, a lag time series which is a difference between lag times at the time of reception of the two transducers with respect to the detected target can be used. The difference information between the azimuth and the theoretical azimuth is detected as a deviation of each lag time time series.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、本発明の埋没物体探知方法
及び埋没物体探知ソーナーの一実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a method for detecting a buried object and a sonar for detecting a buried object according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】(構成の説明)図1は、本実施の形態の埋
没物体探知方法及び埋没物体探知ソーナーの基本構成を
示す図である。埋没物体探知ソーナーは、曳船などによ
り同図の紙面に垂直方向に水中曳航されるプラットフォ
ーム1に搭載され、音響を海底方向に斜めに照射しなが
ら、海底方向からのエコーを受波する送受波器2と、送
受波器2で受波した信号から目標を検出するレベル処理
部3と、エコーの受波方向を推定する推定方位部4と、
エコーの受波方向について論理的な情報を計算する論理
方位部5及び目標が海底面上に存在するか海底面下に存
在するかを閾値により判定する閾値処理部6とを備え、
前記送受波器2により受波した受信信号から露出目標
7、埋没目標8を捜索する。各部の詳細は以下のとおり
である。
(Description of Configuration) FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a method for detecting a buried object and a sonar for detecting a buried object according to the present embodiment. The buried object detection sonar is mounted on a platform 1 that is towed underwater by a tugboat or the like in a direction perpendicular to the plane of the figure, and transmits and receives echoes from the seabed while irradiating sound obliquely to the seabed. 2, a level processing unit 3 for detecting a target from the signal received by the transmitter / receiver 2, an estimation direction unit 4 for estimating the receiving direction of the echo,
A logical azimuth unit 5 for calculating logical information about the receiving direction of the echo, and a threshold processing unit 6 for determining whether the target exists on the sea floor or below the sea floor by using a threshold,
The target 7 to be exposed and the target 8 to be buried are searched for from the received signal received by the transducer 2. The details of each part are as follows.

【0020】送受波器2は、垂直方向に長さ2dの開口
長を有するとともに、垂直方向に同一寸法に2つのアレ
イ11、12として分割されており、所定の垂直指向性
を有する。
The transducer 2 has an opening length of 2d in the vertical direction, and is divided into two arrays 11 and 12 having the same dimension in the vertical direction, and has a predetermined vertical directivity.

【0021】レベル処理部3は、アレイ11、12から
の2つの受信信号を加算した信号に対して閾値を使用し
て信号レベルの判定を行い、閾値を越えたエコー信号を
目標からのエコーとして検出する機能を有する。推定方
位部4は、2つの受信信号の相互相関処理を行い、相関
処理結果に基づき、受信信号から検出されたエコーから
時系列な受信方位の情報を推定する機能を有する。
The level processing unit 3 determines a signal level using a threshold value for a signal obtained by adding two received signals from the arrays 11 and 12, and regards an echo signal exceeding the threshold value as an echo from a target. Has the function of detecting. The estimation direction unit 4 has a function of performing cross-correlation processing of two received signals and estimating time-series reception direction information from echoes detected from the received signals based on the result of the correlation processing.

【0022】論理方位部5は、送受波器2を構成する同
一寸法の2つのアレイ11、12の中心位置間の距離で
ある送受波器間ベースラインd、送受波器2から海底ま
での距離である海底高度h及び海底地形(水平な地形)
の情報とに基づいて、海底反射位置からのエコーの遅延
時間(又は反射位置からの距離)毎のエコーの受信方位
の情報を時系列な論理方位の情報として計算して保持す
る機能を有する。
The logical azimuth unit 5 includes a base line d between the transmitter and the receiver, which is a distance between the center positions of the two arrays 11 and 12 of the same size which constitute the transmitter and the receiver, and a distance from the transmitter and the receiver to the sea floor. Seafloor altitude h and seafloor topography (horizontal landform)
Based on this information, information on the reception direction of the echo for each delay time (or distance from the reflection position) of the echo from the seabed reflection position is calculated and held as time-series logical direction information.

【0023】閾値処理部6は、レベル処理部3で検出し
た目標からのエコーに関して、推定方位部4で推定した
時系列な受信方位の情報と、論理方位部5に保持してい
る時系列な前記論理方位の情報との差分を生成し、当該
差分の絶対値を所定の閾値と比較して、前記閾値を越え
るか否かにより、前記目標が海底表面下に存在するか又
は海底表面上に存在するかを判定する。
The threshold processing unit 6 is configured to determine, with respect to the echo from the target detected by the level processing unit 3, the time-series reception direction information estimated by the estimation direction unit 4 and the time-series reception direction stored in the logical direction unit 5. Generate a difference with the information of the logical azimuth, compare the absolute value of the difference with a predetermined threshold, depending on whether or not exceeds the threshold, the target is under the seabed surface or on the seabed surface Determine if it exists.

【0024】次に、本発明の埋没物体探知方法及び埋没
物体探知ソーナーによる物体(目標)探知の原理を説明
する。
Next, the principle of object (target) detection by the buried object detection method and the buried object detection sonar of the present invention will be described.

【0025】図2は、本発明の海底の露出目標と埋没目
標の判定方法を示す図である。2つの送受波器A、Bは
互いに鉛直方向に並んでいるとし、その中心間距離であ
る送受波器間ベースライン長をd、両送受波器の送信の
位相中心点をP、海底高度h(水平な海底)であるとす
る。
FIG. 2 is a diagram showing a method of determining an exposure target and a buried target on the seabed according to the present invention. The two transducers A and B are assumed to be arranged in a vertical direction with respect to each other. The base line length between the transducers, which is the distance between the centers, is d, the phase center point of the transmission of both transducers is P, and the seafloor height h (Horizontal sea floor).

【0026】図2(a)に示すように、海底面上の任意
の位置であるスラントレンジRから水平方向に対する角
度θのエコーを受信した場合、各送受波器A、Bでの受
信タイミングは音波の伝搬距離OA、OBに比例する。
As shown in FIG. 2A, when an echo at an angle θ with respect to the horizontal direction is received from a slant range R at an arbitrary position on the sea floor, the reception timing at each of the transducers A and B is It is proportional to the sound propagation distances OA and OB.

【0027】従って、両受信信号の受信タイミングの差
分(両受信信号間の遅延時間差、以下、ラグタイムとい
う)ΔTは以下のように表される。
Accordingly, the difference between the reception timings of the two received signals (the delay time difference between the two received signals, hereinafter referred to as lag time) ΔT is expressed as follows.

【0028】 ΔT=AB’/C≒d・sinθ/C ・・・ (1) ここでは、R>>dの近似を用いており、Cは水中音速
である。ダイレクトパスで音線屈折がないとすると、Δ
Tは、距離Rを用いて、又は角度θについての送信波の
反射からの経過時間τを用いて、以下の様に表される。
ΔT = AB ′ / C ≒ d · sin θ / C (1) Here, an approximation of R >> d is used, and C is the underwater sound velocity. If there is no ray refraction in the direct path, Δ
T is expressed as follows using the distance R or the elapsed time τ from the reflection of the transmitted wave for the angle θ.

【0029】 ΔT=(d/C)・h/R=(d/C)・h/(C・τ) ・・・ (2) これは、海底面からのエコーを仮定した場合における、
各海底面の位置からのエコーの受信方位の時系列の情報
に相当し、前記送受波器間ベースライン長d、海底高度
h及び海底地形(水平海底等)に基づいて論理的に算出
可能な遅延時間情報(以下、理論ラグタイム時系列とい
う)である。
ΔT = (d / C) · h / R = (d / C) · h / (C · τ) (2) This is a case where an echo from the sea bottom is assumed.
It corresponds to time-series information of the reception direction of the echo from each sea bottom position, and can be logically calculated based on the base line length d between the transmitter and the receiver, the sea bottom altitude h, and the sea bottom topography (horizontal sea bottom, etc.). This is delay time information (hereinafter referred to as theoretical lag time time series).

【0030】ところで、海底面からのエコーを送受波器
A、Bで受信し、両受信信号の相互相関を算出すると相
関ピークは(2)式で表される点近傍で得られる。すな
わち、図2(a)のような海底面の任意のO点に露出目
標がある場合は、実際の受信信号も(2)式に近いラグ
タイム(以下、受信ラグタイム時系列という)を持つこ
とになる。
By the way, when the echoes from the sea bottom are received by the transducers A and B and the cross-correlation of both received signals is calculated, a correlation peak is obtained near the point represented by the equation (2). That is, when there is an exposure target at an arbitrary O point on the sea floor as shown in FIG. 2A, the actual received signal also has a lag time (hereinafter, referred to as a reception lag time time series) close to the equation (2). Will be.

【0031】図2(b)は、音響の送波後、海底に埋没
した目標Oo’から特定の経過時間τoで受信されるエ
コーと、海底面Ooから同一経過時間τoで受信される
エコーの関係を示す図である。ここで、海底質での音速
をCsとすると、一般的にCs>Cであるので音線は海
底面で同図に示すように屈折する。
FIG. 2 (b) shows an echo received from a target Oo 'buried on the seabed at a specific elapsed time τo after an acoustic wave is transmitted and an echo received from the seabed Oo at the same elapsed time τo. It is a figure showing a relation. Here, assuming that the sound velocity at the sea bottom is Cs, the sound ray is refracted at the sea bottom as shown in FIG.

【0032】両エコーの受信タイミングは同時であるの
で、以下の関係式が得られる。
Since the reception timings of both echoes are simultaneous, the following relational expression is obtained.

【0033】 Ro/C=Rs/Cs+Ro’/C ・・・ (3) 従って、sinθo’は、 sinθo’=h/Ro’=h/(Ro−α・Rs)、α=C/Cs (4) となり、この関係から埋没目標Oo’からのエコーを受
信した時のラグタイムΔTo’は次のように表される。
Ro / C = Rs / Cs + Ro ′ / C (3) Accordingly, sin θo ′ is sin θo ′ = h / Ro ′ = h / (Ro−α · Rs), α = C / Cs (4) From this relationship, the lag time ΔTo ′ when receiving the echo from the buried target Oo ′ is expressed as follows.

【0034】 ΔTo’=(d/C)・h/(Ro−α・Rs) ・・・ (5) 一方、海底面Ooからのエコーを受信した時のラグタイ
ムΔToは(2)式により次のように表される。
ΔTo ′ = (d / C) · h / (Ro−α · Rs) (5) On the other hand, the lag time ΔTo when receiving an echo from the sea floor Oo is given by the following equation (2). It is represented as

【0035】 ΔTo=(d/C)・h/Ro ・・・ (6) (5)式と(6)式との比較により分かるように、埋没
目標からのエコーを受信した時のラグタイムは、海底面
からのエコーを仮定した計算上のラグタイムからのずれ
が生じる。
ΔTo = (d / C) · h / Ro (6) As can be seen from a comparison between the equations (5) and (6), the lag time when the echo from the buried target is received is Lag time from the calculated lag time assuming echoes from the sea floor.

【0036】本発明では、検出された目標に関して、受
信ラグタイム時系列と論理ラグタイム時系列とを比較
し、ラグタイムのずれの有無(程度)を検出、判断する
ことにより、前記目標が海底下の埋没目標か海底面上の
露出目標かを判断する。
According to the present invention, the detected target is compared with the reception lag time series and the logical lag time series to detect and judge the presence or absence (degree) of a lag time shift, so that the target can be detected on the sea floor. Judge whether it is a burial target below or an exposure target above the sea floor.

【0037】つまり、図1に示す埋没物体探知ソーナー
のレベル処理部3においてレベル閾値処理を行った結
果、ソーナー映像上に目標が検出され、その目標に対し
て閾値処理部6において、ラグタイム閾値処理を行うこ
とで、それが露出目標か埋没目標かが判定される。
That is, as a result of performing the level threshold processing in the level processing unit 3 of the buried object detection sonar shown in FIG. 1, a target is detected on the sonar image, and the threshold processing unit 6 applies a lag time threshold to the target. By performing the processing, it is determined whether the target is an exposure target or a burial target.

【0038】図3、図4は、本実施の形態の埋没物体探
知ソーナーにおける信号処理部のより詳細な構成を示す
図である。
FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a more detailed configuration of the signal processing unit in the buried object detection sonar of the present embodiment.

【0039】図3に示すように、各アレイ11、12の
後段には、送信/受信の切替えを行う送受切替装置1
3、14がそれぞれ配置され、送受切替装置13、14
に送信信号を出力する送信系として、送信信号を発生す
る波形生成部21、前記送信信号を増幅するパワーアン
プ22からなり、生成された送信信号は送受切替装置1
3、14を介してアレイ11、12に同時に送られる。
As shown in FIG. 3, at the subsequent stage of each of the arrays 11 and 12, a transmission / reception switching device 1 for switching between transmission and reception is provided.
3 and 14 are respectively disposed, and the transmission / reception switching devices 13 and 14 are provided.
As a transmission system for outputting a transmission signal, the transmission system comprises a waveform generation unit 21 for generating a transmission signal, and a power amplifier 22 for amplifying the transmission signal.
3 and 14 to the arrays 11 and 12 simultaneously.

【0040】ここで、送信信号(信号波形)には、受信
処理でレンジ圧縮を行いレンジ分解能の向上を図るため
に、送信信号の周波数が直線的に変化するように変調し
たLFM(Linear Frequency Modulation)等の広帯域
波形を用いる。
The transmission signal (signal waveform) is LFM (Linear Frequency Modulation) modulated so that the frequency of the transmission signal changes linearly in order to improve range resolution by performing range compression in reception processing. ) Is used.

【0041】受信系はアレイ毎に処理系統が分離され、
それぞれゲイン調整機能付きプリアンプ15、16と、
レンジ圧縮およびアジマス方向指向性合成を行う合成開
口処理部31、32とにより、上下2系統のナロービー
ム受信信号を生成する。つまり、合成開口処理により、
レンジ、アジマス方向の分解能を向上する。
In the receiving system, the processing system is separated for each array.
Preamplifiers 15 and 16 with gain adjustment function,
Synthetic aperture processing units 31 and 32 that perform range compression and azimuth direction directivity synthesis generate two upper and lower narrow beam reception signals. In other words, by the synthetic aperture processing,
Improves range and azimuth resolution.

【0042】合成開口処理部31、32の後段は、エコ
ーについてレベル閾値処理を行う系統(レベル閾値処理
系)と、各送受波器の受信ラグタイム間のラグタイム差
分閾値処理を行う系統(ラグタイム差分閾値処理系)と
に分かれる。
The second stage of the synthetic aperture processing units 31 and 32 is a system for performing a level threshold processing for echo (level threshold processing system) and a system for performing a lag time difference threshold processing between reception lag times of the respective transducers (lag). (Time difference threshold processing system).

【0043】レベル閾値処理系は、2つの受信信号を加
算する加算部33と、加算した受信信号をプリセットさ
れたレベル閾値Th1と比較するレベル閾値処理部34
とから構成される。
The level threshold processing system includes an adder 33 for adding two received signals, and a level threshold processor 34 for comparing the added received signal with a preset level threshold Th1.
It is composed of

【0044】ラグタイム差分閾値処理系は、2つの受信
信号間の相互相関をとる相互相関処理部41と、相関処
理結果のピークを検出し時系列に並べるピーク検出部4
2と、波形生成部21の動作に対応する理論ラグタイム
時系列を生成するリファレンス生成部43と、ラグタイ
ム差分に対してプリセットされたラグタイム閾値Th2
を用いて閾値処理を行うレベル閾値処理部34とから構
成される。
The lag time difference threshold processing system includes a cross-correlation processing unit 41 for obtaining a cross-correlation between two received signals, and a peak detection unit 4 for detecting peaks of the correlation processing results and arranging them in a time series.
2, a reference generation unit 43 for generating a theoretical lag time series corresponding to the operation of the waveform generation unit 21, and a lag time threshold Th2 preset for the lag time difference.
And a level threshold processing unit 34 that performs threshold processing using the.

【0045】なお、リファレンス生成部43は、送受波
器の傾斜を検出、補正を行うために角度計測を行うジャ
イロ45を有し、リファレンス生成部43とジャイロ4
5とにより図1に示す論理方位部5を構成する。
The reference generation unit 43 has a gyro 45 for measuring an angle in order to detect and correct the inclination of the transducer, and the reference generation unit 43 and the gyro 4
5 constitute the logical orientation unit 5 shown in FIG.

【0046】(動作の説明)次に、図3〜図5を用い
て、本実施の形態の埋没物体探知ソーナーにおける送信
から受信までの処理動作を詳細に説明する。
(Explanation of Operation) Next, the processing operation from transmission to reception in the buried object detection sonar of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0047】波形生成部21は送信信号(送信波形)を
生成し、パワーアンプ22で前記送信信号を所定の送波
レベルまで増幅し、送受切替回路13、14を介して送
受波器11、12へ送る。前記送受波器11、12は、
前記送信信号を電気/音響変換して音波として水中に送
出する。送出された音波は海底面もしくは目標において
反射され、最近点の反射波から順次遠方の反射波へと経
時的にエコー信号として送受波器11、12に戻ってく
る。
The waveform generator 21 generates a transmission signal (transmission waveform), amplifies the transmission signal to a predetermined transmission level by the power amplifier 22, and transmits / receives the signals to the transmitter / receivers 11 and 12 via the transmission / reception switching circuits 13 and 14. Send to The transducers 11, 12 are:
The transmission signal is subjected to electric / acoustic conversion and transmitted as underwater sound waves. The transmitted sound wave is reflected at the sea floor or at the target, and returns to the transducers 11 and 12 as echo signals over time from the reflected wave at the nearest point to the reflected wave at a distance in order.

【0048】送受波器11、12は、戻ってきたエコー
信号を受波し音響/電気変換して、それぞれ独立した時
系列な受信信号として出力し、送受切替回路13、14
を介してプリアンプ15、16に供給する。プリアンプ
13、14では、AGC(Auto-Gain Control)もしく
はTVG(Time Varying Gain)の制御による動的なゲ
イン調整が行われ、時系列な受信信号の信号レベルが一
定になるように増幅、調整し、合成開口処理部31、3
2に出力する。
The transducers 11 and 12 receive the returned echo signal, perform acoustic / electrical conversion, and output the signals as independent time-series received signals, and transmit / receive switching circuits 13 and 14.
Are supplied to the preamplifiers 15 and 16 via the. The preamplifiers 13 and 14 perform dynamic gain adjustment by controlling AGC (Auto-Gain Control) or TVG (Time Varying Gain), and amplify and adjust so that the signal level of a time-series received signal becomes constant. , Synthetic aperture processing units 31, 3
Output to 2.

【0049】合成開口処理部31、32では、増幅され
た受信信号を入力し、レンジ圧縮、アジマス圧縮処理を
施し、高分解能なソーナー映像となる合成開口処理信号
として後段のレベル閾値処理系、ラグタイム差分閾値処
理系へ送出する(s1、s2)。
The synthetic aperture processing sections 31 and 32 receive the amplified reception signals, perform range compression and azimuth compression processing, and generate a synthetic aperture processing signal that becomes a high-resolution sonar image by using a level threshold processing system and a lag in a subsequent stage. It is sent to the time difference threshold processing system (s1, s2).

【0050】レベル閾値処理系では、加算部33におい
て2系統の合成開口処理信号が加算され(s3)、垂直
指向性合成を行いSR比の更なる向上を図り、その後、
レベル閾値処理部34において信号レベルに対するプリ
セットされた閾値Th1との比較を行い、合成開口処理
信号が前記閾値を超えた信号を目標(目標からのエコ
ー)として記録する(s4、s5)。
In the level threshold processing system, the adder 33 adds the two synthetic aperture processing signals (s3), and performs vertical directivity synthesis to further improve the SR ratio.
The level threshold processing unit 34 compares the signal level with a preset threshold Th1, and records a signal in which the synthetic aperture processing signal exceeds the threshold as a target (echo from the target) (s4, s5).

【0051】ラグタイム差分閾値処理系では、相互相関
処理部41において、図4に示す2系統の合成開口処理
信号1、2の相互相関をとり(s6)、相関処理結果を
ピーク検出部42に出力する。前記ピーク検出部42で
は、相関処理結果のピーク値の時系列変化を記録する
(s7)。同時にリファレンス生成部43では、前記
(2)式で示される理論ラグタイム時系列を計算してお
き(s8)、受信ラグタイム時系列との差分を生成しラ
グタイム閾値処理部44に出力する。ラグタイム閾値処
理部44では、ラグタイム差分に対する所定の閾値(ラ
グタイム閾値)Th2がプリセットされており、前記ラ
グタイム差分が前記ラグタイム閾値Th2を越えない場
合に露出目標、ラグタイム閾値Th2を越える場合に埋
没目標と判断する(s9、s10)。
In the lag time difference threshold value processing system, the cross-correlation processing section 41 calculates the cross-correlation between the two synthetic aperture processing signals 1 and 2 shown in FIG. 4 (s6), and outputs the correlation processing result to the peak detection section 42. Output. The peak detector 42 records the time-series change of the peak value of the correlation processing result (s7). At the same time, the reference generation unit 43 calculates the theoretical lag time series represented by the formula (2) (s8), generates a difference from the reception lag time series, and outputs the difference to the lag time threshold processing unit 44. The lag time threshold processing unit 44 presets a predetermined threshold (lag time threshold) Th2 for the lag time difference, and sets the exposure target and the lag time threshold Th2 when the lag time difference does not exceed the lag time threshold Th2. If it exceeds, it is determined that it is a burial target (s9, s10).

【0052】つまり、ラグタイム差分は海底面からのエ
コー、すなわち露出目標のエコーに対しては0に近い値
をとるが、埋没目標からのエコーに対しては0から大き
くずれる。従って、先にレベル閾値処理で記録された目
標位置でのラグタイム差分が0に近ければ露出目標、0
から著しくずれている場合は埋没目標と判定することが
できる。そこで判定処理をプリセットされたラグタイム
閾値に基づく閾値処理として行うことで、探知された目
標が露出目標か埋没目標かを判定し出力することが可能
となる。
That is, the lag time difference takes a value close to 0 for the echo from the sea floor, ie, the echo of the exposure target, but largely deviates from 0 for the echo of the buried target. Therefore, if the lag time difference at the target position previously recorded by the level threshold processing is close to 0, the exposure target, 0
If it is significantly different from the target, it can be determined that the target is buried. Therefore, by performing the determination process as a threshold process based on a preset lag time threshold, it is possible to determine and output whether the detected target is an exposure target or a buried target.

【0053】なお、以上の動作説明における(2)式の
理論ラグタイムは、送受波器11、12が鉛直方向に並
んでいることが前提となるものであるが、実際はプラッ
トフォームの動揺などにより、必ずしもこの条件が充た
されるとは限らない。従って、本実施の形態では高精度
の傾斜角度検出が可能なジャイロを搭載し、プラットフ
ォーム(すなわち送受波器)のロール角を常時計測し
て、角度補正処理を行うように構成する。この補正処理
はリファレンス生成部43において行うように構成する
ことができる。
The theoretical lag time of equation (2) in the above description of the operation is based on the premise that the transducers 11 and 12 are arranged in a vertical direction. This condition is not always satisfied. Therefore, in the present embodiment, a gyro capable of detecting the tilt angle with high accuracy is mounted, and the roll angle of the platform (ie, the transducer) is constantly measured to perform the angle correction processing. This correction process can be configured to be performed in the reference generation unit 43.

【0054】(他の実施の形態)前述の実施の形態で
は、空間分解能を合成開口処理により向上させるように
構成した例を説明したが、この構成は通常のラインアレ
イによる指向性合成で代替するように構成してもよい。
なお、この場合、低周波のナロービームを生成する必要
があることから、アレイ部分のみは大型化する。
(Other Embodiments) In the above-described embodiment, an example has been described in which the spatial resolution is improved by the synthetic aperture processing, but this configuration is replaced by directivity synthesis using a normal line array. It may be configured as follows.
In this case, since it is necessary to generate a low-frequency narrow beam, only the array portion is enlarged.

【0055】また、合成開口方式のかわりにパラメトリ
ックアレイにより低周波ナロービームを実現するように
構成することができる。この場合、電気/音響変換効率
の関係から送波電力を高めるように構成する。
Further, a configuration can be adopted in which a low-frequency narrow beam is realized by a parametric array instead of the synthetic aperture system. In this case, the configuration is such that the transmission power is increased from the relation of electric / sound conversion efficiency.

【0056】また、以上の実施の形態では送受波器を垂
直方向に2つに分割した例を示したが、垂直方向に3つ
以上に分割するように構成することが可能である。この
場合、ベースライン長も増大させることにより、アレイ
垂直方向の角度分解能(ラグタイムの推定精度)が高ま
るので性能の向上が期待できる。
In the above embodiment, the example in which the transducer is divided into two in the vertical direction has been described. However, the transducer can be divided into three or more in the vertical direction. In this case, by increasing the baseline length, the angular resolution (lag time estimation accuracy) in the vertical direction of the array is increased, so that an improvement in performance can be expected.

【0057】以上の実施の形態においてレベル閾値処理
系の動作とラグタイム差分閾値処理系の動作について
は、レベル閾値処理系の動作及び表示の結果、目標(物
体)が検出された場合にのみラグタイム差分閾値処理系
により露出目標か埋没目標かの判定動作を行うように構
成することも、両処理系の処理動作を並行して実行する
構成とすることも可能である。また、海底地形について
は、説明上水平面として示したが、傾斜地形等、既知の
地形として又はレベル閾値処理系から得られる地形情報
等に基づき、任意の地形に対して前述の論理ラグタイム
時系列を算出することが可能である。
In the above embodiment, the operation of the level threshold processing system and the operation of the lag time difference threshold processing system are performed only when a target (object) is detected as a result of the operation and display of the level threshold processing system. The configuration may be such that the operation for determining whether the target is an exposure target or a buried target is performed by the time difference threshold processing system, or the processing operations of both processing systems may be performed in parallel. In addition, although the seabed topography is shown as a horizontal plane for the sake of explanation, the above-mentioned logical lag time series is used for arbitrary terrain based on known terrain such as sloped terrain or terrain information obtained from the level threshold processing system. Can be calculated.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、理論的なエコー方位角
と実際のエコー方位角との相違を抽出することで、目標
が海底上にあるか海底面下にあるかの推定を行うよよう
に構成しているから、単一のソーナー方式を用いて探知
目標が露出目標か埋没目標かの自動判定を実現すること
が可能である。
According to the present invention, by extracting the difference between the theoretical echo azimuth and the actual echo azimuth, it is possible to estimate whether the target is on or below the sea floor. With such a configuration, it is possible to automatically determine whether the detection target is an exposure target or a buried target using a single sonar method.

【0059】露出目標と埋没目標の判断を行うために、
従来方式では送受波器や送受信装置の数量の増加が免れ
ない低周波と高周波の音波を使用する2種類のソーナー
方式を同時運用する必要があるが、本発明によれば、こ
のような複数のソーナー方式の併用を必要としないの
で、装置の小型化、簡略化、軽量化を実現可能であり、
操作、運用、保守上の煩雑さを削減することが可能であ
る。
In order to determine the exposure target and the burial target,
In the conventional method, it is necessary to simultaneously operate two types of sonar methods using low-frequency and high-frequency sound waves, which cannot avoid an increase in the number of transducers and transmitting / receiving devices. Since it is not necessary to use the sonar method together, it is possible to reduce the size, simplification and weight of the device,
It is possible to reduce the complexity of operation, operation, and maintenance.

【0060】[0060]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施の形態の埋没物体探知方法及び埋没物
体探知ソーナーの基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a method for detecting a buried object and a sonar for detecting a buried object according to the present embodiment.

【図2】 露出目標、埋没目標による音波伝搬の様子と
本発明の海底の露出目標と埋没目標の判定方法を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state of sound wave propagation by an exposure target and a buried target, and a method of determining an exposure target and a buried target on the seabed according to the present invention.

【図3】 本実施の形態の埋没物体探知ソーナーじおけ
る信号処理部のより詳細な構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a more detailed configuration of a signal processing unit in a buried object detection sonar according to the present embodiment.

【図4】 ラグタイム時系列の取得方法を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a method for acquiring a lag time series.

【図5】 本実施の形態の動作フローを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an operation flow of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 埋没物体探知ソーナー 2 送受波器 3 レベル処理部 4 推定方位部 5 論理方位部 6 閾値処理部 7 海底の露出物体 8 海底の埋没物体 11、12 分割された送受波器アレイ 15、16、22 パワーアンプ 21 波形生成部 31、32 合成開口処理部 33 加算部 34レベル閾値処理部 41 相互相関処理部 42 ピーク検出部 43 リファレンス処理部 44 ラグタイム閾値処理部 45 ジャイロ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Buried object detection sonar 2 Transceiver 3 Level processing part 4 Estimated azimuth part 5 Logical azimuth part 6 Threshold processing part 7 Exposed object on the seabed 8 Buried object on the seabed 11, 12 Divided transducer array 15, 16, 22 Power amplifier 21 Waveform generation unit 31, 32 Synthetic aperture processing unit 33 Addition unit 34 Level threshold processing unit 41 Cross-correlation processing unit 42 Peak detection unit 43 Reference processing unit 44 Lag time threshold processing unit 45 Gyro

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 垂直方向に分割され側面方向の音波を送
受波する複数の送受波器を用いて水底の物体を探知する
埋没物体探知方法において、 前記複数の送受波器の受信信号に基づきエコーの推定方
位を算出し、送受波器間ベースラインd、水底高度h及
び水底地形情報から、レンジ又はエコーの遅延時間に対
する水底面からのエコーの理論的な方位を理論方位とし
て算出し、前記推定方位と前記理論方位との差分を求
め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かによ
り、エコーが水底における埋没物体からのものか露出物
体からのものかの判定を行うことを特徴とする埋没物体
探知方法。
1. A buried object detection method for detecting an object on the bottom of a water using a plurality of transducers for transmitting and receiving sound waves in a vertical direction and transmitting and receiving a sound wave in a lateral direction, wherein an echo based on reception signals of the plurality of transducers is provided. From the baseline d between the transmitter and the receiver, the water bottom altitude h, and the water bottom topography information, the theoretical direction of the echo from the water bottom with respect to the range or the delay time of the echo is calculated as the theoretical direction, and the estimation is performed. Finding the difference between the azimuth and the theoretical azimuth, and determining whether the echo is from a buried object or an exposed object on the water floor by determining whether the absolute value of the difference exceeds a predetermined threshold. Buried object detection method.
【請求項2】 受信信号に対する合成開口処理を行った
後に前記推定方位を算出することを特徴とする請求項1
記載の埋没物体探知方法。
2. The estimated azimuth is calculated after performing a synthetic aperture process on a received signal.
The method for detecting a buried object according to the description.
【請求項3】 前記推定方位及び前記理論方位の情報と
して、複数の送受波器間でのエコーの遅延時間の差分で
あるラグタイム時系列を使用することを特徴とする請求
項1又は2記載の埋没物体探知方法。
3. The lag time series, which is a difference between delay times of echoes between a plurality of transducers, is used as the information of the estimated azimuth and the theoretical azimuth. Buried object detection method.
【請求項4】 前記推定方位の情報としてのラグタイム
時系列は、前記複数の送受波器の受信信号に対する相互
相関処理により生成することを特徴とする請求項3記載
の埋没物体探知方法。
4. The buried object detecting method according to claim 3, wherein the lag time series as the information of the estimated azimuth is generated by performing a cross-correlation process on the reception signals of the plurality of transducers.
【請求項5】 垂直方向に分割され側面方向の音波を送
受波する複数の送受波器を用いて水底の物体を探知する
埋没物体探知ソーナーにおいて、 前記複数の送受波器の受信信号から水底の物体からのエ
コーを検出するレベル処理部と、前記複数の送受波器の
受信信号からエコーの方位を算出する推定方位部と、送
受波器間ベースラインd、水底高度h及び水底地形情報
から、レンジ又はエコーの遅延時間に対する水底面から
のエコーの理論的な方位を理論方位として算出する論理
方位部と、前記推定方位と前記理論方位との差分を求
め、前記差分の絶対値が所定の閾値を越えるか否かによ
り、検出されたエコーが水底における埋没物体からのも
のか露出物体からのものかの判定を行う閾値処理部とを
有することを特徴とする埋没物体探知ソーナー。
5. A buried object detection sonar for detecting an object at the bottom of the water using a plurality of transducers for transmitting and receiving sound waves in the vertical direction and transmitting and receiving sound waves in the lateral direction, wherein: A level processing unit that detects an echo from an object, an estimated azimuth unit that calculates the azimuth of the echo from the reception signals of the plurality of transducers, and a baseline d between the transducers, a water bottom altitude h and water bottom topography information, A logical azimuth unit for calculating the theoretical azimuth of the echo from the water bottom with respect to the range or the delay time of the echo as a theoretical azimuth, and calculating a difference between the estimated azimuth and the theoretical azimuth, and an absolute value of the difference being a predetermined threshold A threshold processing unit for determining whether the detected echo is from a buried object or an exposed object on the water floor depending on whether the detected echo exceeds the threshold value or not. Over.
【請求項6】 前記複数の送受波器の受信信号に対しそ
れぞれ合成開口処理を行う合成開口処理部を備え、前記
レベル処理部は合成開口処理部の出力によりエコーを検
出し、前記推定処理部は合成開口処理部の出力により前
記推定方位を算出することを特徴とする請求項5記載の
埋没物体探知ソーナー。
6. A synthetic aperture processing section for performing synthetic aperture processing on received signals of the plurality of transducers, wherein the level processing section detects an echo based on an output of the synthetic aperture processing section, and the estimation processing section 6. The buried object detection sonar according to claim 5, wherein the estimated azimuth is calculated by an output of a synthetic aperture processing unit.
【請求項7】 前記推定方位及び前記理論方位の情報と
して、複数の送受波器間でのエコーの遅延時間の差分で
あるラグタイム時系列を使用することを特徴とする請求
項5又は6記載の埋没物体探知ソーナー。
7. A lag time series, which is a difference between echo delay times between a plurality of transducers, as the information on the estimated orientation and the theoretical orientation. Buried object detection sonar.
【請求項8】 前記推定方位の情報としてのラグタイム
時系列は、前記複数の送受波器の受信信号に対する相互
相関処理により生成することを特徴とする請求項7記載
の埋没物体探知ソーナー。
8. The buried object detection sonar according to claim 7, wherein the lag time series as the information of the estimated azimuth is generated by a cross-correlation process on the reception signals of the plurality of transducers.
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